合体生成高ベータ球状トカマクのマクロ-ミクロスケール加熱構造の解明

• 研究課題/領域番号: 15K20921
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 核融合学; プラズマ科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 田辺 博士 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (30726013)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: プラズマ・核融合 / 球状トカマク / 磁気リコネクション / コンピュータトモグラフィ / プラズマ診断

研究成果の概要

本研究では磁気リコネクションを核融合研究に応用した、トロイダルプラズマの合体過程における加熱を焦点として、東京大学の実験室プラズマと世界最大の球状トカマク実験MASTで連携しながら研究を推進し、エネルギー解放の起点となるX点近傍まわりのミクロな領域において極度に局在化した電子加熱が存在すること、合体下流においてイオンがグローバルに加熱されることを明らかにした。東京大学では、リコネクション磁場の直接測定と合わせて、さらに詳細な空間分布測定を推進し、アウトフローが合体生成された球状トカマクの閉じた磁気面上でとらえられ、リング状の加熱分布構造を形成する様子をクリアにとらえることに成功した。

研究成果

• [国際共同研究] CCFE/Tokamak Energy(英国)
• [国際共同研究] National Cheng Kung University(台湾)
• [国際共同研究] General Atomics/Washington University/PPPL(米国)
• [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)
• [国際共同研究] CCFE/Tokamak Energy Ltd.(英国)
• [国際共同研究] PPPL/Univ. Washington/General Atomics(米国)
• [雑誌論文] Investigation of Merging/reconnection Heating during Solenoid-free Startup of Plasmas in the MAST Spherical Tokamak (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, K. Gi, T. Watanabe, M. Inomoto, R. Imazawa, M. Gryaznevich, R. Scannell, N. Conway, C. Michael, B. Crowley, I. Fitzgerald, A. Meakins, N. Hawkes, K. McClements, J. Harrison, T. O'Gorman, C. Z. Cheng, Y. Ono
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 57 号: 5 ページ: 056037-056037
  • DOI: 10.1088/1741-4326/aa6608
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Recent progress of magnetic reconnection research in the MAST spherical tokamak (Invited) (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada , T. Watanabe , K. Gi , M. Inomoto , R. Imazawa , M. Gryaznevich , C. Michael , B. Crowley , N. J. Conway , R. Scannell , J. R. Harrison , I. Fitzgerald , A. Meakins , N. C. Hawkes , K. G. McClements , T, O Gorman , C,Z. (Frank) Cheng , Y. Ono , the MAST team
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 24 号: 5 ページ: 056108-056108
  • DOI: 10.1063/1.4977922
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Application of Tomographic Ion Doppler Spectroscopy to Merging Plasma Startup in the MAST Spherical Tokamak (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, T. Watanabe, K. Gi, K. Kadowaki, M. Inomoto, R. Imazawa, M. Gryaznevich, R. Scannell, N. J. Conway, B. Crowley, K. G. McClements, I. Fitzgerald, C. Michael, J. Harrison, A. Meakins, N. Hawkes, T. O’Gorman, C. Z. Cheng, Y. Ono, and the MAST Team
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 11 号: 0 ページ: 1302093-1302093
  • DOI: 10.1585/pfr.11.1302093
  • NAID: 130005311581
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Localized electron heating during magnetic reconnection in MAST (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, H. Tanabe, T. G. Watanabe, Y. Hayashi, R. Imazawa, M.Inomoto, Y. Ono, M. Gryaznevich, R. Scannell, C. Michael and The MAST Team
  • 雑誌名: Nucl. Fusion 巻: 56 号: 10 ページ: 106019-106019
  • DOI: 10.1088/0029-5515/56/10/106019
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Application of Tomographic Ion Doppler Spectroscopy to Merging Plasma Startup in the MAST Spherical Tokamak (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, T. Watanabe, K. Gi, K. Kadowaki, M. Inomoto, R. Imazawa, M. Gryaznevich, R. Scannell, N. J. Conway, B. Crowley, K. G. McClements, I. Fitzgerald, C. Michael, J. Harrison, A. Meakins, N. Hawkes, T. O’Gorman, C. Z. Cheng, Y. Ono, and the MAST Team
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: TBD
  • NAID: 130005311581
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Numerical study of energy conversion mechanism of magnetic reconnection in the presence of high guide field (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Inoue, Y. Ono, H. Tanabe, R. Horiuchi and C. Z. Cheng
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 55 号: 8 ページ: 083014-083014
  • DOI: 10.1088/0029-5515/55/8/083014
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Center-solenoid-free merging start-up of spherical tokamak plasmas in UTST (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Inomoto, T. Watanabe, K. Gi, K. Yamasaki, S. Kamio, R. Imazawa, T. Yamada, X. Guo, T. Ushiki, H. Ishikawa, H. Nakamata, N. Kawakami, T. Sugawara, K. Matsuyama, K. Noma, A. Kuwahata, and H. Tanabe
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 55 号: 3 ページ: 033013-033013
  • DOI: 10.1088/0029-5515/55/3/033013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge dependence of neoclassical and turbulent transport of light impurities on MAST (2015)
  • 著者名/発表者名: S. S. Henderson, L. Garzotti, F. J. Casson, D. Dickinson, M. O’Mullane, A. Patel, C. M. Roach, H. P. Summers, H. Tanabe, M. Valovič and the MAST team
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 巻: 57 号: 9 ページ: 095001-095001
  • DOI: 10.1088/0741-3335/57/9/095001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High Power Heating of Magnetic Reconnection in Merging Tokamak Experiments (Invited) (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ono, H. Tanabe, T. Yamada, K. Gi, T. Watanabe , T. Ii, M. Gryaznevich, R. Scannell, N. Conway, B. Crowley, C. Michael
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 22 号: 5 ページ: 055708-055708
  • DOI: 10.1063/1.4920944
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Overview of MAST results (2015)
  • 著者名/発表者名: I.T. Chapman, J. Adamek, R.J. Akers, S. Allan , T. O'Gorman, Y. Ono H. Oliver, S. Pamela,J. Storrs, Y. Takase, H. Tanabe, H. Tanaka, D. Taylor, …, T. Yamada, S. Zoletnik and MAST and MAST Upgrade Teams,
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 55 号: 10 ページ: 104008-104008
  • DOI: 10.1088/0029-5515/55/10/104008
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Electron and Ion Heating Characteristics during Magnetic Reconnection in the MAST Spherical Tokamak (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, T. Watanabe, K. Gi, K. Kadowaki, M. Inomoto, R. Imazawa, M. Gryaznevich, C. Michael, B. Crowley, N. J. Conway, R. Scannell, J. Harrison, I. Fitzgerald, A. Meakins, N. Hawkes, K. G. McClements, T. O’Gorman, C.Z. Cheng, Y. Ono, and the MAST Team
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 115 号: 21
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.215004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Fine structure formation of high field reconnection experiment in MAST and univ. Tokyo (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, T. Watanabe, K. Gi, H. Koike, A. Kuwahata, H. Yamanaka, K. Kimura, M. Narita, M. Inomoto, R. Imazawa, M. Gryaznevich, R. Scannell, N. Conway, T. O'Gorman, K. G. McClements, C. Z. Cheng, Y. Ono and the MAST team
  • 学会等名: The US-Japan workshops and schools on magnetic reconnection (MR2017)
  • 発表場所: ひめぎんホール(愛媛県松山市)
  • 年月日: 2017-03-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] マルチスリット分光法を用いた高スループット・高精細イオンドップラートモグラフィ計測の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田辺 博士, 小池 秀弥, 木村 心, 佐藤 直也, 成田 穂, 小野 靖
  • 学会等名: 第33回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県仙台市)
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] Recent progress of magnetic reconnection research in the MAST spherical tokamak (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe
  • 学会等名: 58th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: San Jose, USA
  • 年月日: 2016-10-31
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Investigation of Merging/reconnection Heating during Solenoid-free Startup of Plasmas in the MAST Spherical Tokamak (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, K. Gi, T. Watanabe, K. Kadowaki, M. Gryaznevich, R. Scannell, N. J. Conway, C. Michael, B. Crowley, J. Harrison, I. Fitzgerald, A. Meakins, N. Hawkes, K. G. McClements, T. O’Gorman, C. Z. Cheng and the MAST team
  • 学会等名: 26th IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-10-19
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of merging/reconnection heating during solenoid-free startup of plasmas in the MAST spherical tokamak (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, T. Watanabe, K. Gi, K. Kadowaki, M. Gryaznevich, R. Scannell, N. J. Conway, C. Michael, B. Crowley, J. Harrison, I. Fitzgerald, A. Meakins, N. Hawkes, K. G. McClements, T. O’Gorman and C. Z. Cheng
  • 学会等名: 26th IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] 合体加熱を応用したCS-less立ち上げ研究の最近の進展 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田辺 博士, 山田 琢磨, 渡辺 岳典, 魏 啓為 , 門脇 和丈, 井通暁, 今澤良太, M. Gryaznevich, C. Michael, N. Conway, R. Scannell, B. Crowley, K. McClements, C. Z. Cheng, 小野 靖, the MAST team
  • 学会等名: 「球状トカマク炉のための非誘導電流駆動等の要素技術の開発」研究会
  • 発表場所: 核融合科学研究所(岐阜県多治見市)
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] Ion and Electron Heating Characteristics of Magnetic Reconnection in MAST Spherical Tokamak (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, R. Imazawa, M. Inomoto, C. Z. Cheng, Y. Ono and the MAST team
  • 学会等名: 41st COSPAR Scientific Assembly
  • 発表場所: Istanbul, Turkey (トルコ治安情勢により会議開催中止)
  • 年月日: 2016-08-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ION AND ELECTRON HEATING CHARACTERISTICS OF MAGNETIC RECONNECTION IN MAST TOKAMAK MERGING EXPERIMENT (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, R. Imazawa, M. Inomoto, C. Z. Cheng, Y. Ono and the MAST team (M. Gryaznevich, R. Scannell, N. Conway, K. G. McClements)
  • 学会等名: 41st COSPAR Scientific Assembly 2016
  • 発表場所: Istanbul, Turkey
  • 年月日: 2016-07-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Application of high power reconnection heating for solenoid-less startup of spherical tokamak in MAST (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, R. Imazawa, M. Gryaznevich, R. Scannell, N. Conway, B. Crowley, C. Michael, K. G. McClements, M. Inomoto, C. Z. Cheng, Y. Ono and the MAST team
  • 学会等名: The 18th International Congress on Plasma Physics (ICPP 2016)
  • 発表場所: Kaohsiung, Taiwan
  • 年月日: 2016-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] 実験室リコネクションにおけるプラズマ加熱 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田辺 博士, 山田 琢磨, 渡辺 岳典, 魏 啓為, 門脇 和丈, 井通暁, 今澤 良太, M. Gryaznevich, the MAST team, C. Z. Cheng, 小野 靖
  • 学会等名: 磁気リコネクション研究の最前線と今後の展望
  • 発表場所: 国立天文台(東京都, 三鷹市)
  • 年月日: 2016-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] Recent progress of high field reconnection heating experiment in MAST (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, T. Watanabe, K. Gi, K. Kadowaki, M. Inomoto, R. Imazawa, M. Gryaznevich, C. Michael, B. Crowley, N. J. Conway, R. Scannell, J. Harrison, I. Fitzgerald, A. Meakins, N. Hawkes, K. G. McClements, T. O’Gorman, C. Z. Cheng and Y. Ono
  • 学会等名: US-Japan workshop on Magnetic Reconnection (MR2016)
  • 発表場所: Napa, USA
  • 年月日: 2016-03-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 大型球状トカマク合体実験MASTにおけるリコネクション加熱研究の進展 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田辺 博士, 山田 琢磨, 渡辺 岳典, 魏 啓為, 門脇 和丈, 今澤 良太, C. Michael, B. Crowley, N. Conway, R. Scannell, M. Gryaznevich, 井 通暁, 小野 靖
  • 学会等名: 第32回プラズマ核融合学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県, 名古屋市)
  • 年月日: 2015-11-24
  • 招待講演
• [学会発表] Electron and ion heating characteristics during magnetic reconnection in MAST (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, T. Watanabe, K. Gi, K. Kadowaki, M. Inomoto, R. Imazawa, M. Gryaznevich, C. Michael, N. Conway, R. Scannell, B. Crowley, K. McClements and Y. Ono
  • 学会等名: 57th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: Savannah, USA
  • 年月日: 2015-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] Development of ultra-fast 2D ion Doppler tomography using image intensified CMOS fast camera (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, A. Kuwahata, H. Yamanaka, M. Inomoto and Y. Ono
  • 学会等名: 57th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: Savannah, USA
  • 年月日: 2015-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] Application of merging/reconnection heating for spherical tokamak in MAST (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, K. Yamasaki, T.Watanabe, K. Gi, M. Inomoto, M. Gryaznevich, R. Scannell, N. Conway, B. Crowley, C. Michael and Y. Ono
  • 学会等名: 18th International Spherical Torus Workshop (ISTW 2015)
  • 発表場所: Princeton, USA
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会
• [学会発表] MAST共同実験における高ガイド磁場リコネクションの加熱 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田辺 博士, 山田 琢磨, 渡辺 岳典, 魏 啓為, 門脇 和丈, 井 通暁, 今澤 良太, M. Gryaznevich, the MAST team, C. Z. Cheng and 小野 靖
  • 学会等名: 第23回ひので-実験室研究会
  • 発表場所: 東京大学(東京都, 文京区)
  • 年月日: 2015-10-12
• [学会発表] Electron and ion heating characteristics during merging/reconnection startup of spherical tokamak in MAST (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, T. Watanabe, K. Gi, K. Kadowaki, M. Inomoto, M. Gryaznevich, C. Michael, B. Crowley, N. Conway, R. Scannell and Y. Ono
  • 学会等名: The 2015 International Workshop on the Interrelationship between Plasma Experiments in the Laboratory and in Space (IPELS2015)
  • 発表場所: Pitlochry, UK
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [備考] 所属研究室HP (小野・井研究室)
  • URL: http://tanuki.t.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 小野・井研究室
  • URL: http://tanuki.t.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] プラズマ・核融合学会 第20回学術奨励賞受賞